一、金屬粉末注射成型技術工藝特點

金屬粉末注射成(cheng)(cheng)型技術(shu)是集塑料(liao)成(cheng)(cheng)型工(gong)(gong)藝學、高(gao)分(fen)子(zi)化(hua)學、粉末(mo)冶金工(gong)(gong)藝學和金屬材料(liao)學等多(duo)學科透與交叉的產物，利用(yong)模具(ju)(ju)(ju)可注射成(cheng)(cheng)型坯件并(bing)通過(guo)燒結快(kuai)速制造高(gao)密度、高(gao)精度、三維(wei)復(fu)雜形狀的結構(gou)零(ling)件，能(neng)夠快(kuai)速準(zhun)確地將設計(ji)思想物化(hua)為(wei)具(ju)(ju)(ju)有(you)一(yi)定結構(gou)、功能(neng)特性的制品，并(bing)可直接批量生產出零(ling)件，是制造技術(shu)行業一(yi)次新的變(bian)革。該工(gong)(gong)藝技術(shu)不(bu)僅(jin)具(ju)(ju)(ju)有(you)常(chang)規粉末(mo)冶金工(gong)(gong)藝工(gong)(gong)序少、無切削或少切削、經濟效益高(gao)等優點(dian)，而且克服(fu)了(le)傳(chuan)統粉末(mo)冶金工(gong)(gong)藝制品、材質不(bu)均勻、機械性能(neng)低(di)、不(bu)易成(cheng)(cheng)型薄壁(bi)、復(fu)雜結構(gou)的缺(que)點(dian)，特別適合于大(da)批量生產小(xiao)型、復(fu)雜以及具(ju)(ju)(ju)有(you)特殊要求(qiu)的金屬零(ling)件。

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二、金屬粉末注射成型技術工藝流程

粘結劑(ji)→混煉→注射成形→脫脂→燒結→后處理。

1、粉末金屬粉末

MIM工(gong)藝(yi)所用(yong)金(jin)屬(shu)粉末顆(ke)粒(li)尺寸(cun)一(yi)般在>0.5~20>μ>m>；從理論上講，顆(ke)粒(li)越細，比表面積也越大，易于(yu)成型和燒結。而(er)傳統的(de)粉末冶金(jin)工(gong)藝(yi)則采(cai)用(yong)大于(yu)>40>μ>m>的(de)較粗的(de)粉末。>

2、有機膠粘劑

有機膠(jiao)粘(zhan)(zhan)劑(ji)作用是粘(zhan)(zhan)接(jie)(jie)金(jin)屬粉末顆粒，使(shi)混(hun)合料在注(zhu)射(she)機料筒中(zhong)加熱具有流(liu)變性和潤(run)滑(hua)性，也就是說(shuo)帶(dai)動(dong)粉末流(liu)動(dong)的載體(ti)。因(yin)(yin)此，粘(zhan)(zhan)接(jie)(jie)劑(ji)的選擇(ze)是整個粉末的載體(ti)。因(yin)(yin)此，粘(zhan)(zhan)拉選擇(ze)是整個粉末注(zhu)射(she)成型的關鍵。對有機粘(zhan)(zhan)接(jie)(jie)劑(ji)要求：

1）用量少(shao)，用較少(shao)的(de)粘接劑能使混合料產生較好的(de)流變(bian)性；

2）不(bu)(bu)反應，在去除粘(zhan)接劑的過程中(zhong)與金屬粉末不(bu)(bu)起任何(he)化學反應；

3）易(yi)去除，在(zai)制品(pin)內(nei)不殘留(liu)碳。

3、混料

把(ba)金屬粉末與有機(ji)粘接劑(ji)均勻摻混(hun)在(zai)一起，使(shi)各種原(yuan)料(liao)(liao)成(cheng)(cheng)(cheng)為注(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)用(yong)混(hun)合料(liao)(liao)。混(hun)合料(liao)(liao)的(de)(de)(de)均勻程(cheng)(cheng)(cheng)度(du)直接影響其(qi)流動性(xing)(xing)，因而影響注(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)工藝(yi)參(can)數，以至最終材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)密(mi)度(du)及其(qi)它性(xing)(xing)能。注(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)(cheng)形本(ben)步工藝(yi)過程(cheng)(cheng)(cheng)與塑料(liao)(liao)注(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)工藝(yi)過程(cheng)(cheng)(cheng)在(zai)原(yuan)理上(shang)(shang)是一致的(de)(de)(de)，其(qi)設(she)備條件(jian)也基本(ben)相同(tong)。在(zai)注(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)過程(cheng)(cheng)(cheng)中，混(hun)合料(liao)(liao)在(zai)注(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)機(ji)料(liao)(liao)筒內被加(jia)熱(re)成(cheng)(cheng)(cheng)具(ju)有流變性(xing)(xing)的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)物(wu)料(liao)(liao)，并(bing)在(zai)適當的(de)(de)(de)注(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)壓力下注(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)入模具(ju)中，成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)出毛(mao)坯。注(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)毛(mao)坯的(de)(de)(de)微觀上(shang)(shang)應均勻一致，從而使(shi)制(zhi)品在(zai)燒結(jie)過程(cheng)(cheng)(cheng)中均勻收(shou)縮。

4、萃取

成(cheng)型毛(mao)坯(pi)在燒結(jie)(jie)(jie)前必(bi)須去除(chu)毛(mao)坯(pi)內(nei)所含(han)有(you)的(de)(de)(de)有(you)機(ji)粘(zhan)(zhan)接劑(ji)，該過(guo)程稱為(wei)萃取。萃取工(gong)藝(yi)必(bi)須保證粘(zhan)(zhan)接劑(ji)從毛(mao)坯(pi)的(de)(de)(de)不同部位沿著顆料(liao)之間的(de)(de)(de)微小通(tong)道(dao)逐漸地排出，而不降低毛(mao)坯(pi)的(de)(de)(de)強度。粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)劑(ji)的(de)(de)(de)排除(chu)速率(lv)一般(ban)遵循擴散方(fang)程。燒結(jie)(jie)(jie)燒結(jie)(jie)(jie)能使多(duo)孔的(de)(de)(de)脫脂毛(mao)坯(pi)收縮(suo)至(zhi)密(mi)化成(cheng)為(wei)具有(you)一定組(zu)織和性能的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)品。盡管制(zhi)(zhi)品的(de)(de)(de)性能與燒結(jie)(jie)(jie)前的(de)(de)(de)許多(duo)工(gong)藝(yi)因素有(you)關，但在許多(duo)情況下，燒結(jie)(jie)(jie)工(gong)藝(yi)對最終制(zhi)(zhi)品的(de)(de)(de)金相組(zu)織和性能有(you)著很大、甚(shen)至(zhi)決定性的(de)(de)(de)影響。

5、后處理

對于(yu)尺寸要(yao)求較為精密的零件，需(xu)要(yao)進行(xing)必(bi)要(yao)的后處(chu)理(li)。這工序與常規金屬制品的熱處(chu)理(li)工序相同。

三、MIM工藝的特點

MIM工(gong)藝(yi)與(yu)其它加工(gong)工(gong)藝(yi)的對比(bi)

MIM使(shi)用(yong)的(de)原(yuan)(yuan)料粉(fen)末(mo)粒徑(jing)在>2-15>μ>m>，而傳統(tong)粉(fen)末(mo)冶(ye)金(jin)的(de)原(yuan)(yuan)粉(fen)粉(fen)末(mo)粒徑(jing)大多在>50-100>μ>m>。>MIM>工藝的(de)成品密(mi)(mi)度(du)高，原(yuan)(yuan)因是使(shi)用(yong)微細粉(fen)末(mo)。>MIM>工藝具有傳統(tong)粉(fen)末(mo)冶(ye)金(jin)工藝的(de)優點，而形狀上自由度(du)高是傳統(tong)粉(fen)末(mo)冶(ye)金(jin)所不能達到的(de)。傳統(tong)粉(fen)末(mo)冶(ye)金(jin)限于模具的(de)強度(du)和填充密(mi)(mi)度(du)，形狀大多為二維圓柱型。

傳(chuan)統的精密鑄(zhu)造(zao)(zao)脫(tuo)燥(zao)工(gong)(gong)藝(yi)為(wei)一(yi)種制作(zuo)復雜形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)產品(pin)(pin)(pin)極有效的技(ji)術，近年使(shi)用(yong)陶心輔助可以完成狹(xia)縫、深孔(kong)穴的成品(pin)(pin)(pin)，但是礙(ai)于(yu)陶心的強度，以及鑄(zhu)液的流動性的限制，該(gai)工(gong)(gong)藝(yi)仍(reng)有某些技(ji)術上的困難。一(yi)般(ban)而言，此工(gong)(gong)藝(yi)制造(zao)(zao)大(da)、中型零件較為(wei)合(he)適(shi)，小型而復雜形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)的零件則以MIM>工(gong)(gong)藝(yi)較為(wei)合(he)適(shi)。比(bi)較項目制造(zao)(zao)工(gong)(gong)藝(yi)>MIM>工(gong)(gong)藝(yi)傳(chuan)統粉(fen)末(mo)冶金工(gong)(gong)藝(yi)粉(fen)末(mo)粒徑>(>μ>m)2-1550-100>相對(dui)密度>(%)95-9880-85>產品(pin)(pin)(pin)重(zhong)量>(g)>小于(yu)或等于(yu)>400>克>10->數(shu)百(bai)產品(pin)(pin)(pin)形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)三維復雜形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)二維簡單形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)機械性能優劣(lie)。

MIM制程和傳統粉末冶金法的(de)(de)比(bi)較壓鑄(zhu)工(gong)(gong)藝用(yong)在鋁和鋅合金等熔點(dian)低、鑄(zhu)液流動性(xing)良好的(de)(de)材(cai)料(liao)。此工(gong)(gong)藝的(de)(de)產品因(yin)材(cai)料(liao)的(de)(de)限制，其強度(du)(du)、耐磨性(xing)、耐蝕性(xing)均(jun)有限度(du)(du)。>MIM>工(gong)(gong)藝可(ke)以(yi)加工(gong)(gong)的(de)(de)原材(cai)料(liao)較多。

精(jing)密鑄造工(gong)藝(yi)，雖然在近年(nian)來其產(chan)品的(de)精(jing)度(du)和復雜度(du)均提高，但仍比不上脫蠟工(gong)藝(yi)和MIM>工(gong)藝(yi)，粉(fen)末鍛造是一項重要的(de)發展，已(yi)適用(yong)于連桿的(de)量(liang)產(chan)制(zhi)造。但是一般而言，鍛造的(de)工(gong)程中熱處理的(de)成本和模具的(de)壽命還是有問題，仍待進一步(bu)解(jie)決。

傳統機(ji)械(xie)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)法、近來靠自動化而提升其加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)能(neng)力，在效果和精度(du)上有極大的(de)(de)(de)進步，但是(shi)基本(ben)的(de)(de)(de)程序(xu)上仍脫不(bu)(bu)開(kai)逐步加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(>車削、刨、銑、磨、鉆孔、拋光等>)來完(wan)成零(ling)件(jian)形(xing)狀的(de)(de)(de)方(fang)(fang)式。機(ji)械(xie)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)方(fang)(fang)法的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)精度(du)遠優于其他加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)方(fang)(fang)法，但是(shi)因為材(cai)料的(de)(de)(de)有效利用率低(di)，且其形(xing)狀的(de)(de)(de)完(wan)成受(shou)限于設備與(yu)刀具、有些零(ling)件(jian)無法用機(ji)械(xie)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)完(wan)成。相反，MIM可以有效利用材(cai)料，不(bu)(bu)受(shou)限制，對(dui)于小型、高難度(du)形(xing)狀的(de)(de)(de)精密(mi)零(ling)件(jian)的(de)(de)(de)制造。MIM工(gong)(gong)(gong)藝比較(jiao)機(ji)械(xie)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)而言，其成本(ben)較(jiao)低(di)且效率高，具有很強(qiang)的(de)(de)(de)競爭力。

MIM技(ji)術(shu)(shu)并(bing)非與(yu)傳統加工方法(fa)競爭，而是彌補傳統加工方法(fa)在(zai)技(ji)術(shu)(shu)上的(de)(de)不足或無法(fa)制作的(de)(de)缺(que)陷。>MIM>技(ji)術(shu)(shu)可以在(zai)傳統加工方法(fa)制作的(de)(de)零(ling)(ling)件領域(yu)上發揮其(qi)特長MIM工藝(yi)在(zai)零(ling)(ling)部(bu)件制造方面(mian)所(suo)具有的(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)優勢可成型高度復雜結(jie)構(gou)的(de)(de)結(jie)構(gou)零(ling)(ling)件。

注(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型工藝技術利用(yong)注(zhu)射(she)機注(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型產品毛坯(pi)，保證物料充分充滿模具型腔，也就(jiu)保證了零件(jian)(jian)高復雜結構的實(shi)現。以(yi)往在傳(chuan)統加(jia)工技術中先(xian)作成(cheng)(cheng)個別元(yuan)件(jian)(jian)再(zai)組合(he)成(cheng)(cheng)組件(jian)(jian)的方式，在使用(yong)MIM技術時可(ke)以(yi)考慮(lv)整(zheng)合(he)成(cheng)(cheng)完整(zheng)的單一零件(jian)(jian)，大大減少(shao)步(bu)驟、簡(jian)化(hua)加(jia)工程序。MIM和其他金屬加(jia)工法的比較制品尺寸精度(du)高，不必(bi)進(jin)行二次加(jia)工或只(zhi)需(xu)少(shao)量(liang)精加(jia)工。

注射成(cheng)(cheng)型工(gong)藝可直接(jie)成(cheng)(cheng)型薄壁、復雜(za)結構(gou)件(jian)，制品形狀已接(jie)近(jin)最終產品要求，零(ling)件(jian)尺寸(cun)公差一般保(bao)持在±0.1->±>0.3>左右。特別對于降(jiang)低難于進行機械加工(gong)的硬(ying)質(zhi)合金(jin)的加工(gong)成(cheng)(cheng)本，減(jian)少貴重(zhong)金(jin)屬所加工(gong)損失(shi)尤其具有重(zhong)要意義。制品微觀組織均勻、密(mi)度高(gao)、性(xing)能好。

在壓(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)程中(zhong)由于模壁與(yu)粉(fen)(fen)末(mo)以(yi)及粉(fen)(fen)末(mo)與(yu)粉(fen)(fen)末(mo)之(zhi)(zhi)間的(de)摩擦力，使(shi)得(de)(de)壓(ya)制(zhi)(zhi)壓(ya)力分布非常不均勻，也就導(dao)(dao)致(zhi)了(le)壓(ya)制(zhi)(zhi)毛坯在微(wei)觀組織(zhi)上的(de)不均勻，這樣就會(hui)造成(cheng)壓(ya)制(zhi)(zhi)粉(fen)(fen)末(mo)冶金件在燒(shao)結過(guo)程中(zhong)收縮不均勻，因此不得(de)(de)不降低燒(shao)結溫度(du)(du)以(yi)減少(shao)這種(zhong)效應，從而使(shi)制(zhi)(zhi)品孔隙度(du)(du)大(da)、材料致(zhi)密(mi)(mi)性(xing)差(cha)、密(mi)(mi)度(du)(du)低，嚴重影響制(zhi)(zhi)品的(de)機械(xie)性(xing)能(neng)。反之(zhi)(zhi)注射(she)成(cheng)型工藝(yi)是一種(zhong)流(liu)體成(cheng)型工藝(yi)，粘(zhan)接劑的(de)存在保障了(le)粉(fen)(fen)末(mo)的(de)均勻排布從而可消(xiao)除毛坯微(wei)觀組織(zhi)上的(de)不均勻，進而使(shi)燒(shao)結制(zhi)(zhi)品密(mi)(mi)度(du)(du)可達(da)到其材料的(de)理論(lun)密(mi)(mi)度(du)(du)。一般情況下壓(ya)制(zhi)(zhi)產(chan)品的(de)密(mi)(mi)度(du)(du)最高(gao)只能(neng)達(da)到理論(lun)密(mi)(mi)度(du)(du)的(de)85%。制(zhi)(zhi)品高(gao)的(de)致(zhi)密(mi)(mi)性(xing)可使(shi)強度(du)(du)增加、韌性(xing)加強，延展性(xing)、導(dao)(dao)電導(dao)(dao)熱性(xing)得(de)(de)到改善、磁性(xing)能(neng)提(ti)高(gao)。效率高(gao)，易于實現(xian)大(da)批量和規模化生產(chan)。

MIM技術使用的金屬模(mo)具，其壽命和工程(cheng)塑料注射(she)成(cheng)(cheng)型具模(mo)具相當。由(you)于使用金屬模(mo)具，適(shi)合(he)于零件的大(da)量生(sheng)產。由(you)于利用注射(she)機(ji)成(cheng)(cheng)型產品毛坯，極大(da)地提(ti)高(gao)了生(sheng)產效率(lv)，降低了生(sheng)產成(cheng)(cheng)本，而(er)且注射(she)成(cheng)(cheng)型產品的一(yi)致(zhi)性、重復性好(hao)，從而(er)為大(da)批量和規(gui)模(mo)化(hua)工業(ye)生(sheng)產提(ti)供了保證。適(shi)用材料范圍寬(kuan)，應(ying)用領域(yu)廣(guang)闊(kuo)(>鐵基，低合(he)金，高(gao)速鋼，不銹鋼，克(ke)閥合(he)金，硬質合(he)金>)。

可用(yong)于(yu)注射成型的(de)(de)材(cai)料非(fei)常廣泛，原則上任何可高溫澆結的(de)(de)粉(fen)末(mo)材(cai)料均可由MIM工(gong)(gong)藝(yi)造(zao)成零件(jian)，包括了傳統(tong)制(zhi)造(zao)工(gong)(gong)藝(yi)中(zhong)的(de)(de)難加工(gong)(gong)材(cai)料和高熔點材(cai)料。此外，MIM也可以根據用(yong)戶的(de)(de)要(yao)求進行(xing)材(cai)料配方(fang)研究，制(zhi)造(zao)任意組合(he)(he)的(de)(de)合(he)(he)金材(cai)料，將復合(he)(he)材(cai)料成型為(wei)零件(jian)。注射成型制(zhi)品的(de)(de)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)已遍及國民經(jing)濟各領(ling)域(yu)，具有(you)廣闊(kuo)的(de)(de)市場前景。

四、金屬粉末注射成型技術技術應用領域

1、計算機及其(qi)輔助設施：如打印機零(ling)件(jian)、磁芯、撞(zhuang)針(zhen)軸銷(xiao)、驅動零(ling)件(jian)；

2、工具(ju)(ju)：如(ru)鉆頭、刀(dao)頭、噴嘴(zui)、槍鉆、螺旋銑刀(dao)、沖(chong)頭、套(tao)筒、扳手、電工工具(ju)(ju)，手工具(ju)(ju)等；

3、家用器具：如表殼(ke)、表鏈、電動牙刷(shua)、剪(jian)刀、風扇、高爾夫球頭(tou)、珠寶鏈環(huan)、圓珠筆(bi)卡箍、刃具刀頭(tou)等零(ling)部件(jian)；

4、醫(yi)療(liao)機械用零件：如牙(ya)矯形架、剪刀、鑷(nie)子；

5、軍用零件(jian)(jian)：導彈尾翼(yi)、槍支零件(jian)(jian)、彈頭、藥(yao)型罩、引信用零件(jian)(jian)；

6、電器用零件：電子封裝，微型馬達(da)、電子零件、傳感器件；

7、機(ji)械用零件：如松棉機(ji)、紡織(zhi)機(ji)、卷邊機(ji)、辦公機(ji)械等；

8、汽車(che)船(chuan)舶用零件：如(ru)離(li)合(he)器(qi)內環、拔叉套、分(fen)配器(qi)套、汽門導管、同步轂、安全氣囊件等。